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耐火材料知識：改進鋼包耐材壽命的經驗
“提高鋼包耐材壽命、降低成本”一直是伯利恒鋼鐵公司雀點廠所追求的目標。鋼包耐材的整體壽命是由鋼包各部位耐材的性能所決定的，要想達到最大限度地延長鋼包的壽命，在選取每個部位的耐材時應該考慮各部位耐材性能之間的匹配。雀點廠鋼包耐材壽命的改進是通過采用高性能鋼包座磚的同時，對鋼包其它部位的耐材做了相應改進所獲得的。
鋼包座磚:1999年開始，座磚采用了高溫燒成的低水泥鋁鎂尖晶石質澆注塊，將座磚的高度提高了62.5mm，形狀從正方形變為圓形；繼后又對其成分做了改進，座磚的壽命能長達135爐，足以維持一個完整的爐役。表1展示的是不燒和高溫燒成低水泥鋁鎂尖晶石質澆注座磚的不同性能。
座磚縫:座磚的壽命改進后，磚縫所用的耐材比座磚磨損快得多；為了使磚縫壽命足以與座磚匹配，后來試用了一種90%高鋁可塑料，由于這種可塑料的固化時間較長,所以換成了90%高鋁的搗打料,它能滿足快速固化和壽命可與座磚匹配的雙重要求。表2展示了90%高鋁可塑料和90% 高鋁搗打料的性能。
鋼包沖擊區:與此同時，對鋼包沖擊區的耐材也進行了系統地改進。原先設計的是整個鋼包底部，包括沖擊區，全部用耐火磚(225mm×150mm×75mm)立砌；包壁下部接近沖擊區的部位通過增大耐火磚厚度的方法來增強抗飛濺鋼水的侵蝕能力；耐火磚是80%的鋁鎂鉻磚。這種鋼包底的使用壽命在40~60爐。后來將底部沖擊區的厚度增大到340mm，壽命得到了適當的改進。1986年，包底嘗試采用1200mm×1250mm×300mm的低水泥氧化鋁沖擊板澆注塊與225mm×150mm×75mm的80 高氧化鋁磚配合使用，使鋼包的壽命達到74爐，以后逐漸達到了82、84和91爐。90年代，采用具有耐高溫的低水泥鋁鎂澆注塊，整個鋼包的壽命達到了125~135爐，其間只對沖擊區做了些小的修補。后來發展到包底只用兩塊澆注塊，一塊是突出的墊板，用于沖擊區，距包壁3英尺處；另一塊與耐火磚包底其余部分持平。最近試驗澆注一塊完整的預制塊包底，就是將用于沖擊區的突出墊板和包底的其余部位澆注成一塊整體，并進行預燒處理。這一技術將普遍推廣應用。這樣設計的包底可望維持鋼包運行250爐，在一個爐役期間只需做些小的修補。由于沖擊區經焙燒處理，具有高熱強度特性，所以沖擊區可能不需要增大厚度了。
側墻:雀點廠鋼包側墻耐火磚的砌筑方法(從爐底開始):
－ 200mm 鎂鉻磚6層；
－ 175mm 的80%高鋁磚14層；
－ 175mm 的70%高鋁磚20層；
－ 225mm 鎂鉻磚13~15層(渣線)；
－ 預制的圓環下面采用90%磷酸鹽結合的可塑料。
在雀點廠,渣的堿度在1.0到1.5之間。渣的平均化學成分為:Fe2O3－6.0,MnO－3.0,Al2O3－38.0,CaO－42.0,SiO2－9.0以及MgO－7.0。為了與座磚匹配，試用了各種級別的鋁鎂碳磚做包壁的材料(見表3)；試用鎂碳磚做渣線(見表4)。試驗結果表明，比起高鋁磚來，鋁鎂碳磚顯示出以下的優越性:
－ 較高的熱強度和較好的抗渣性,這是由于有碳和鎂的成分可適應鋁鎮靜鋼
－ 在受熱面尖晶石的形成使得接縫嚴密,杜絕了鋼液的滲透以及直裂紋的出現
－ 爐襯壽命較長,鋼包耐材的成本降低,突發事故減少。
總之，雀點廠的經驗是:從座磚著手，選用預燒座磚，其運行壽命較長，達到135爐；以座磚的改進帶動整個鋼包耐材的改進，使其壽命提高到213爐，其間只做了一次維修，而遺留的爐襯磚厚度仍然在安全范圍內。采用改進后的耐材，鋼包內襯的壽命可望達到250爐，在全部更換鋼包耐材之前，只需更換一次渣線，一次座磚和一次包底。 |
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